한국건설기술연구원(원장 이태식, 이하 건설연)은 터널 외벽에 내부로 유입되는 지하수 배수용 물길(배수유로)을 적용해 공사비를 절감할 수 있는 실드 터널 공법을 개발했다고 밝혔다.

  이 공법은 터널 벽체 두께를 기존 대비 10~20% 정도 얇게 만들어 약 10%의 공사비 절감 효과와 건설재료 사용절감에 의한 CO2 배출 20% 저감 효과를 얻을 수 있다.

  최근 지하철, 상하수도, 전력설비 등 지하 매설물이 많은 도심지 공사 시 실드 공법에 대한 수요가 높아지고 있으나, 공사비가 많이 드는 단점이 있어 건설연은 이를 개선하기 위한 방법으로 배수형 실드 터널 공법을 개발했다.

  벽체 두께 축소의 원리는 기존 실드 터널은 비배수형으로서 터널 외측 지하수의 압력을 고려해 터널 벽체를 두껍게 시공 했으나, 이를 배수형으로 설계해 터널 외측에서 가해지는 수압을 경감함으로써 터널 벽체 두께 축소해 공사비 절감 하는 것이다.

  특히 터널 벽체를 조립하는 콘크리트 세그먼트(터널 벽면의 토사와 암반을 지지해주는 블록)의 접합면에 반경 1.0cm의 배수 유로(접합시 직경 2cm)를 만들어 인위적인 지하수 배수로를 형성했다.

  터널 외측에서 유입된 지하수는 세그먼트 접합면에 형성된 배수 유로를 통해 중력방향으로 신속하게 배수되어 터널에 작용하는 수압을 경감시킨다.

▲ 콘크리트 세그먼트로 조립된 실드 터널 단면도

▲ 배수 유로를 이용한 세그먼트 구조

▲ 유로에 의한 지하수 이동 경로

  건설연은 배수유로를 이용한 세그먼트 두께의 축소 가능성을 검토하기 위해 배수 및 비배수 조건하에서 터널에 작용하는 응력(應力) 분석 실내실험을 수행하는 한편, 강원도 동해시에 위치한 전력구 실드 터널 시공현장에서 특수 개조된 세그먼트에 토압(土壓)계와 수압계를 설치하고 자동 계측하였다.

▲ 터널 작용 압력 모형실험 장비와 현장 계측기 설치

  건설연 관계자는 "'실드 터널은 비배수형'이라는 기존의 통념을 뒤집고 건설연이 세계 최초로 개발한 배수형 실드 터널 공법은 실드 터널의 세그먼트 두께 및 철근 사용량 감축을 통한 공사비 절감과 시공 경쟁력 확보와 더불어 도심지 공사에 활력을 불어넣을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

@토목신문 조재학 기자

조재학 기자  jjhcivil@daum.net

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